Изменения

== Причины образования ==

== Причины образования ==

Рельс длиной l, нагретый на Δt, удлинился бы на величину λ_t:

Рельс длиной l, нагретый на Δt, удлинился бы на величину λ_t:

:<math>\lambda_t=\alpha l\Delta t</math>,

[[Файл:tpv.jpg|left]]

где α = 11,8·10^-6 °C^-1 — коэффициент температурного расширения стали.

где α = 11,8·10^-6 °C^-1 — коэффициент температурного расширения стали.

Однако удлинению рельса препятствуют сила трения в накладках стыка и силы сопротивления в опорах. Для упрощения расчётов силы сопротивления в опорах заменяются погонным сопротивлением p – суммой сил сопротивления, отнесённой к длине участка. В рельсе образуется деформация сжатия:

Однако удлинению рельса препятствуют сила трения в накладках стыка и силы сопротивления в опорах. Для упрощения расчётов силы сопротивления в опорах заменяются погонным сопротивлением p – суммой сил сопротивления, отнесённой к длине участка. В рельсе образуется деформация сжатия:

:<math>\lambda_\sigma=\frac{P_H l}{EF}</math>,

[[Файл:tpv2.jpg|left]]

где P_H – сила сопротивления в стыке;<br />

где P_H – сила сопротивления в стыке;<br />

E = 2,06·10⁵ МПа  — модуль упругости рельсовой стали;<br />

E = 2,06·10⁵ МПа  — модуль упругости рельсовой стали;<br />

Приравнивая λ_t=λ_σ, получаем температурный перепад, при котором преодолевается сила трения в накладках:

Приравнивая λ_t=λ_σ, получаем температурный перепад, при котором преодолевается сила трения в накладках:

:<math>\alpha l\Delta t=\frac{P_H l}{EF}</math>,

[[Файл:tpv3.jpg|left]]

отсюда

отсюда

:<math> \Delta t=\frac{P_H}{\alpha EF}</math>

[[Файл:tpv4.jpg|left]]

На концах рельса появятся подвижные участки длиной l_t, которые по мере возрастания температурного перепада будут увеличиваться, а в середине рельс останется неподвижным. Сила, препятствующая удлинению рельса:

На концах рельса появятся подвижные участки длиной l_t, которые по мере возрастания температурного перепада будут увеличиваться, а в середине рельс останется неподвижным. Сила, препятствующая удлинению рельса:

:<math>P=P_H+pl_t</math>.

[[Файл:tpv5.jpg|left]]

Если годовые температурные деформации рельсов превышают наибольшие конструктивные зазоры (21 мм для Р50 и 23 мм для Р65 и Р75), то зимой зазоры растягиваются, и возникает опасность среза стыковых болтов, а летом зазоры замыкаются, и возникает торцевое давление рельсов друг на друга. При этом в рельсе могут возникать значительные сжимающие силы, которые при неблагоприятных обстоятельствах могут привести к нарушению устойчивости пути — температурному выбросу.

Если годовые температурные деформации рельсов превышают наибольшие конструктивные зазоры (21 мм для Р50 и 23 мм для Р65 и Р75), то зимой зазоры растягиваются, и возникает опасность среза стыковых болтов, а летом зазоры замыкаются, и возникает торцевое давление рельсов друг на друга. При этом в рельсе могут возникать значительные сжимающие силы, которые при неблагоприятных обстоятельствах могут привести к нарушению устойчивости пути — температурному выбросу.

В [[Бесстыковой путь|бесстыковом пути]] удлиняются или укорачиваются только концы рельсовых плетей, средняя часть плети остаётся неподвижной. Возникающее в неподвижной части рельса напряжение σ не зависит от типа и длины рельса.

В [[Бесстыковой путь|бесстыковом пути]] удлиняются или укорачиваются только концы рельсовых плетей, средняя часть плети остаётся неподвижной. Возникающее в неподвижной части рельса напряжение σ не зависит от типа и длины рельса.

:<math>\sigma=\frac{P}{F}=\alpha E\Delta t </math>.

[[Файл:tpv6.jpg|left]]

Изменение температуры рельса на 1 ℃ вызывает изменение напряжения на 2,5 МПа. Для сравнения, при движении подвижного состава растягивающие напряжения в рельсе достигают 100—140 МПа, сжимающие — 120—160 МПа.

Изменение температуры рельса на 1 ℃ вызывает изменение напряжения на 2,5 МПа. Для сравнения, при движении подвижного состава растягивающие напряжения в рельсе достигают 100—140 МПа, сжимающие — 120—160 МПа.